唯物的中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)深度觀察

半導(dǎo)體領(lǐng)域的事兒，越來(lái)越“矛盾”。

晶體管的通道、軟硬件之間的“次元壁”越來(lái)越小。而國(guó)家之間的“墻”越來(lái)越大。

在越來(lái)越小的領(lǐng)域，英偉達(dá)、AMD和臺(tái)積電賺得盆滿(mǎn)缽滿(mǎn)。在越來(lái)越大的領(lǐng)域，金錢(qián)像籌碼一樣押在蹺蹺板的兩頭——一頭是美國(guó)，身后坐著拉美“后院”伙伴，非洲國(guó)家跟隨其后；一頭是中國(guó)，東南亞和南亞正等著溢出的供應(yīng)鏈；中國(guó)臺(tái)灣、日本和韓國(guó)首鼠兩端。

更頑固的是消費(fèi)者，今年大伙兒牢牢捂緊錢(qián)包，什么也不想買(mǎi)。隨著當(dāng)選總統(tǒng)特朗普第二任期的逼近，更多的出口禁令、更高的關(guān)稅、供應(yīng)過(guò)剩和更富創(chuàng)造性的制裁規(guī)避方法將在2025年出現(xiàn)。

越來(lái)越小

按價(jià)值計(jì)算，半導(dǎo)體現(xiàn)在是世界上交易量第三大的商品，僅次于石油和汽車(chē)。

處理能力每?jī)赡攴环哪柖?，成功運(yùn)行了半個(gè)多世紀(jì)。2017年，英偉達(dá)創(chuàng)始人黃仁勛宣布摩爾定律已死。2024年，摩爾創(chuàng)立的英特爾的首席執(zhí)行官帕特·基辛格堅(jiān)稱(chēng)摩爾定律還活著，年底，基辛格被大失所望的股東“炒了魷魚(yú)”。

在2024年，芯片的技術(shù)進(jìn)步依然是縮小體積，但努力得很艱難。

在大部分歷史時(shí)期，晶體管的原則都是不斷擴(kuò)展——邏輯門(mén)縮小，功率減少，速度更快。這樣的時(shí)代已經(jīng)結(jié)束。最新的AI處理器把一大堆晶體管塞進(jìn)芯片，或把多個(gè)迷你芯片塞進(jìn)封裝，而性能提升的代價(jià)高昂：消耗能量激增。像英偉達(dá)的Blackwell芯片，運(yùn)行速度是上一代的5倍，但消耗功率增加了70%。 

Blackwell GPU/圖源：英偉達(dá)

數(shù)據(jù)中心捆綁成百上千的芯片，運(yùn)行人工智能大模型。ChatGPT制造商O(píng)penAI消耗了50吉瓦時(shí)（一千兆瓦的電力在一小時(shí)產(chǎn)生的能量）來(lái)訓(xùn)練GPT-4。

國(guó)際能源署估算，2022年數(shù)據(jù)中心一共消耗了460太瓦時(shí)（一萬(wàn)億瓦特的電力在一小時(shí)產(chǎn)生的能量），占全球電力需求的2%，到2026年，這一數(shù)字翻一番。

在摩爾定律衰落的時(shí)代，提升計(jì)算機(jī)的性能愈發(fā)艱難。新的趨勢(shì)可能是“看菜下飯”：計(jì)算機(jī)里的尖端應(yīng)用程序使用強(qiáng)大的定制芯片；普通應(yīng)用程序使用普通芯片。

另一個(gè)技術(shù)變化則是軟硬件的次元壁被打破。

“Wintel”時(shí)代一去不復(fù)返——那時(shí)微軟賣(mài)操作系統(tǒng)，英特爾做芯片。

蘋(píng)果、亞馬遜、谷歌、微軟和Meta都在使用自己的軟件來(lái)優(yōu)化定制芯片。谷歌的芯片要運(yùn)行自身的機(jī)器學(xué)習(xí)軟件 TensorFlow。蘋(píng)果的自制芯片經(jīng)過(guò)調(diào)整，可以在“小工具”上運(yùn)行自己的軟件。 

谷歌的芯片要運(yùn)行自身的機(jī)器學(xué)習(xí)軟件 TensorFlow

它們普遍靠美國(guó)公司博通設(shè)計(jì)芯片，再找臺(tái)積電來(lái)制造。英偉達(dá)是唯一一家給別人制造AI芯片而大獲成功的公司，它成功的原因是自家的GPU和自家軟件Cuda緊密捆綁，Cuda已成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)咨詢(xún)公司BCG的數(shù)據(jù)，2018年至2023年期間，以上“六大”公司的市值約占整個(gè)科技行業(yè)的60%。不過(guò)，這也并不代表就會(huì)減緩創(chuàng)新。

越來(lái)越大

芯片戰(zhàn)爭(zhēng)將在2025年加劇。畢竟這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)最初由特朗普發(fā)起，在他的第二個(gè)任期，國(guó)家間的鴻溝可能越來(lái)越大。

自2022年《芯片法案》開(kāi)始，美國(guó)禁止向中國(guó)出口最尖端的芯片和芯片制造設(shè)備。雖然表面說(shuō)“重振制造業(yè)”，但晶圓廠(chǎng)的勞動(dòng)也沒(méi)有多密集，以臺(tái)積電為首的晶圓廠(chǎng)不過(guò)是美國(guó)想摘的高科技“桃子”，它們到美國(guó)本土建廠(chǎng)也算得到一份政治保障。

在拜登任期的最后日子里，針對(duì)高帶寬內(nèi)存（HBM）和成熟制程芯片的禁令層出不窮，給“友軍”臺(tái)積電、三星等發(fā)補(bǔ)貼也緊鑼密鼓。

作為回應(yīng)，中國(guó)向本土企業(yè)大量投資，第三期大基金已于今年啟動(dòng)。近年來(lái)，中國(guó)企業(yè)的“成熟節(jié)點(diǎn)”半導(dǎo)體產(chǎn)能不斷擴(kuò)大。這些毫不先進(jìn)的芯片成不了頭條新聞，卻能為從電視到冰箱的所有家用設(shè)備提供算能——中國(guó)占全球半導(dǎo)體制造能力的四分之三以上。

2023年7月5日，上海，在世界人工智能大會(huì)上，一名工作人員在中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)制造商Sugon展臺(tái)上檢查計(jì)算機(jī)芯片和中文“自主”字樣/圖源：視覺(jué)中國(guó)

2024年，中國(guó)進(jìn)口了價(jià)值400億美元的芯片制造設(shè)備，幾乎占全球銷(xiāo)售額的五分之二。2025年投資額將繼續(xù)擴(kuò)大，大部分進(jìn)口設(shè)備將進(jìn)入使用舊技術(shù)的成熟節(jié)點(diǎn)晶圓廠(chǎng)，制造28納米制程及以上芯片。

美國(guó)阻止中國(guó)獲得先進(jìn)芯片技術(shù)的努力并未得到期待的效果。2023年，中國(guó)科技巨頭華為推出了基于7納米技術(shù)的智能手機(jī)芯片，并將沖擊5納米芯片。2025年，中國(guó)公司將繼續(xù)發(fā)掘“舊工具”的極限能力來(lái)制造尖端芯片。

在人工智能領(lǐng)域，部分財(cái)力雄厚的中國(guó)公司囤積了不少先進(jìn)GPU。但最先進(jìn)的GPU極難獲取，倒逼中國(guó)企業(yè)專(zhuān)注于軟件改進(jìn)，設(shè)計(jì)更小、更高效的模型，以便利用性能一般的芯片來(lái)獲得計(jì)算結(jié)果。

非洲加入戰(zhàn)場(chǎng)

東南亞是大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)下顯著的受益者。馬來(lái)西亞、越南、新加坡、印度尼西亞拼命吸收中國(guó)外溢出的有關(guān)企業(yè)，大力吸引巨頭建廠(chǎng)，給出的補(bǔ)貼也都相當(dāng)誘人。沿著供應(yīng)鏈慢慢向上爬升，是小國(guó)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的一部分。

除了繼續(xù)培植兩大巨頭三星和海力士，韓國(guó)也頒布了K-CHIPS法案，為半導(dǎo)體公司提供稅收減免。韓國(guó)還從“中國(guó)制造”學(xué)來(lái)了靈感，也在搞“韓國(guó)制造”——甚至播出了同名電視劇。

日本在苦苦扶持“全村的希望”——代工廠(chǎng)Rapidus。其由日本“舉全國(guó)之力”打造，計(jì)劃于2027年量產(chǎn)2納米芯片。據(jù)MoneyDJ的一份報(bào)告，索尼和鎧俠等現(xiàn)有股東正在考慮增加投資。Rapidus太燒錢(qián)了，三天兩頭向各位股東、投資人伸手要錢(qián)。 

Rapidus在北海道的半導(dǎo)體研發(fā)與制造基地IIM/圖源：Rapidus

野心最大的當(dāng)屬印度。2024年，印度有4家新半導(dǎo)體制造廠(chǎng)，還造出了3臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)。除此之外，印度還頒布了“生產(chǎn)掛鉤激勵(lì)”計(jì)劃，其中包含光伏組件和鋰電池制造。

歐盟也有自己版本的“芯片法案”，歐盟的計(jì)劃是綠色轉(zhuǎn)型關(guān)鍵技術(shù)的4成、全球半導(dǎo)體的2成都在歐盟制造。法國(guó)啟動(dòng)了一項(xiàng)關(guān)于生產(chǎn)關(guān)鍵礦物的基金。

拉丁美洲對(duì)芯片的興趣日益濃厚，但沒(méi)有抓住關(guān)鍵窗口。本來(lái)世界上75%的芯片都在東亞——日本、韓國(guó)、中國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣制造，美國(guó)大搞保護(hù)主義，不斷拉攏哥斯達(dá)黎加、巴拿馬、墨西哥和巴西。

但這些合作體量很小，英特爾在哥斯達(dá)黎加的投資工廠(chǎng)就4000名員工。巴拿馬與亞利桑那州大學(xué)合作，提升員工技能。二者基本沒(méi)有半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)，只能算“零敲碎打”。

 2021年，英特爾曾發(fā)文稱(chēng)，英特爾墨西哥和哥斯達(dá)黎加是半導(dǎo)體制造的支柱/圖源：英特爾

墨西哥苦于缺水，很難為晶圓廠(chǎng)提供豐富水源。巴西官員大談芯片“自力更生”，花了一年和中國(guó)探討合作，但也沒(méi)有什么進(jìn)展。

非洲的加入則是新現(xiàn)象。2024年7月，美國(guó)貿(mào)易發(fā)展署和肯尼亞建立合作伙伴關(guān)系，宣布促進(jìn)這個(gè)東非國(guó)家的半導(dǎo)體制造?？夏醽?、尼日利亞、盧旺達(dá)和加納擁有豐富的礦物，也擁有相當(dāng)年輕的技術(shù)人口，非洲的半導(dǎo)體行業(yè)有望在西方國(guó)家的投資下加入“戰(zhàn)場(chǎng)”。

在微觀的尺度上，芯片必須越來(lái)越小。在宏觀的尺度上，國(guó)家間的芯片制造業(yè)的鴻溝越來(lái)越大。芯片業(yè)的矛盾和困境，算是這個(gè)世界的矛盾和困境的一個(gè)典型縮影——一個(gè)倍感艱難的2024年，就這么過(guò)去了。